2.4 互感和自感 课件-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第二章 电磁感应 2.4 互感和自感 高中物理-人教版 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 1 学习目标 物理观念：知道互感、自感现象；记住自感电动势的作用：阻碍电流变化； 科学思维：能区分互感与自感；看懂通电、断电自感的简易电路，定性判断电流变化； 科学探究：观察自感演示实验，能说出通电、断电时灯泡亮暗变化现象； 科学态度与责任：了解互感在变压器、自感在电路中的简单应用，知道自感的安全隐患； 目录 01 互感现象 02 自感现象 03 自感系数 04 磁场的能量 新课引入 两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么？ 互感现象 法拉第(1831) 划时代的发现 内容：两个不相连的电路， 当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生互感电动势。 一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。 互感现象 互感的应用： 无线充电 变压器 卡片 互感点灯 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此互感在电工技术和电子技术中有广泛的应用。 互感现象 互感的危害： 任何两个互相靠近的电路之间，互感现象可能会影响电路的正常工作。 【优化学案】在同一铁芯上绕着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现把它从“1”掷向“2”，如图所示，在此过程中，电阻R上的电流方向是（ ） C A.先由P→Q，再由Q→P； B.先由Q→P，再由P→Q； C.由Q→P； D.由P→Q； 当堂检测 【优化学案】(多选)无线电力传输目前取得重大突破，它是一种非接触式电能供应系统。这种系统基于电磁感应原理可实现无线传输电力，原理示意图如图所示，两个线圈A、B相对放置。下列说法正确的是（ ） A.若线圈A中输入电流，线圈B中就会产生感应电动势； B.只有线圈A中输入变化的电流，线圈B中才会产生感应电动势； C.线圈A中的电流越大，线圈B中的感应电动势越大； D.线圈A中的电流变化越快，线圈B中的感应电动势越大； BD 当堂检测 【优化学案】(多选)下图是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。下列说法正确的是（ ） BC A.由于线圈A的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用； B.由于线圈B的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用； C.若断开线圈B的开关S2，则无延时作用； D.若断开线圈B的开关S2，则延时将变长； 当堂检测 自感现象 演示实验：观察两个灯泡的发光情况 两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与线圈L串联后接到电源上， A2与可调电阻R串联后接到电源上。 自感现象 内容：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势。这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 注意：由于导体本身电流发生变化，引起自身磁通量变化，从而产生感应电动势的现象。 自感电动势作用：阻碍电流变化（不是阻止！）； 特点：自己的电流，阻碍自己的变化； 自感现象 通电→线圈电流突然增大→线圈磁通量增大→产生自感电动势→阻碍电流的增大； 通电自感：A2立刻就正常发光，A1逐渐变亮。 断电自感：A1和A2缓慢熄灭 断电→线圈电流突然减小→磁通量减小→产生自感电动势→阻碍电流的减小。 线圈充当临时电源，维持短暂电流 自感现象 演示实验：观察开关断开时灯泡的亮度 先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。 自感现象 通电自感：A灯立刻就正常发光，随后缓慢变暗，甚至熄灭 断电自感：A灯缓慢熄灭 通电→线圈电流突然增大→线圈磁通量增大→产生自感电动势→阻碍电流的增大； 断电→线圈电流突然减小→磁通量减小→产生自感电动势→阻碍电流的减小。 自感现象 演示实验：用电流传感器显示自感对电流的影响 【优化学案】如图所示，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为0的自感线圈，E为电源，S为开关，关于三盏灯泡，下列说法正确的是（ ） A.闭合开关，c先亮，a、b后亮； B.闭合开关瞬间，a、b立刻一样亮； C.断开开关，c立即熄灭，a、b一起缓慢熄灭； D.断开开关，b会先闪亮一下再熄灭 C 当堂检测 【优化学案】(多选)如图所示，灯A、B完全相同，开关S断开，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（ ） A.S闭合的瞬间，A不亮，B立即亮； B.S闭合的瞬间，A、B都不立即亮； C.S闭合的瞬间，A、B同时发光，接着A变暗，B变亮，最后A熄灭； D.闭合S，电路稳定后再断开S的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下再熄灭； CD 当堂检测 【优化学案】如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t=0时刻闭合开关S，经过较长一段时间后，在t=t1时刻断开S。下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像正确的是（ ） B 当堂检测 自感现象 自感系数 自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律： 实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱(磁通量的变化正比于电流的变化) 约瑟夫·亨利 1797-1878 L：自感系数 自感系数L 决定因素：线圈越大，越粗，匝数越多，有铁芯，自感系数越大 物理意义：描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量。 反映了线圈对电流变化的延时作用的强弱 单位：亨利（H） 磁场的能量 自感现象中的磁场能量 线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中。 线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。 电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。 自感现象 电感和电阻对电流的阻碍作用的区别 电阻R：阻碍电流 → 导体发热 导体长度、横截面积、电阻率 电感L：阻碍电流的变化 → 产生自感现象 线圈的大小、形状、匝数，有无铁芯 【配套试卷】如图所示，电源的电动势E=15V，内阻忽略不计，R1=5Ω，R2=15Ω，电感线圈的电阻不计，求当开关S闭合的瞬间、电路达到稳定时，及S断开的瞬间流过R1的电流大小。 当堂检测 【配套试卷】(多选)如图所示的电路中，L1、L2、L3为三盏规格完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为0的自感线圈，E为电源，S为开关。关于三盏灯泡，下列说法正确的是（ ） A.合上开关，L2、L3先亮，L1后亮； B.合上开关一会后，L1、L2一样亮; C.断开开关，L2、L3同时熄灭，L1缓慢熄灭; D.断开开关，L3立刻熄灭，L2闪亮一下后和L1一起缓慢熄灭; AB 当堂检测 【配套试卷】环形铁芯左边线圈接有小灯泡L，右边线圈接在平行金属导轨上，金属棒AB可在导轨上滑动，匀强磁场垂直于导轨平面，如图所示。金属棒AB运动会使灯泡中通过电流，下列说法正确的是（ ） A.金属棒AB向右匀速运动，电流方向为C→L→D； B.金属棒AB向右加速运动，电流方向为D→L→C； C.金属棒AB向左加速运动，电流方向为C→L→D； D.金属棒AB向左减速运动，电流方向为C→L→D； D 当堂检测 Lavf58.29.100 $